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摘 要：畜牧業是农业温室气体（Greenhouse Gas，GHG）的重要来源。根据青岛市2011-2016年猪饲养量，按照《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》提供的计算方法，评估了青岛市2011-2016年猪GHG排放潜力。结果表明：青岛市年均猪肠道发酵甲烷、粪便管理甲烷和氧化亚氮排放量分别为2 139.68 t、10 869.58 t和374.44 t；2013年猪GHG排放量最高，为50.76万 t（CO2-eq）；2013-2016年呈下降趋势，降幅22.91%。应结合青岛地区猪GHG排放特点，尽快开展减排技术研究，提出猪GHG减排策略。
关键词：猪；甲烷；氧化亚氮；温室气体；青岛
中图分类号：S811.5 文献标志码：A 文章编号：1001-0769（2017）09-0046-04
温室气体（Greenhouse Gas，GHG）指大气中由自然或人为产生的能够吸收和释放地球表面、大气和云射出的热红外辐射谱段特定波长辐射的微量气体成分[1]，主要包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）、六氟化硫（SF6）6种气体，其中前3种最为主要[2]。这些气体的排放导致温室效应，使全球气温上升。畜牧业3种GHG主要来自于动物胃肠道发酵CH4排放，动物粪便管理CH4和N2O排放。我国畜禽饲养量大，GHG减排形势严峻。2016年4月，中国签署气候变化问题《巴黎协定》；同年10月，国务院印发《“十三五”控制温室气体排放工作方案》，明确提出：到2020年，单位国内生产总值CO2排放比2015年下降18%，碳排放得到有效控制。畜牧业作为农业GHG的主要来源，如何评价畜禽的排放潜力，成为需首要解决的问题。
生猪产业作为青岛地区畜牧业的支柱产业之一，其GHG排放潜力对畜牧业GHG减排具有重要意义，本文依据IPCC和《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》方法对青岛市猪GHG排放量进行估算和潜力分析，以期对评估畜牧业GHG排放潜力提供参考，为青岛市发展大都市畜牧业，探索健康可持续发展的养猪模式提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 研究区域
青岛市位于胶东半岛，东、南毗邻黄海，属温带湿润季风气候，年平均气温12.7 ℃，有利于常规畜禽养殖业的发展；总面积11 282 km2，现辖六区四市，2016年常住人口920.4万。青岛市生猪产业发达，平度、莱西两市生猪出栏量占全市50%以上。
1.2 数据来源
2011-2016年，青岛市生猪出栏量（表1）依据市场行情波动，2013年生猪出栏量最大，为382.57万头，2016年出栏数量最少，为294.86万头。本文能繁母猪年平均饲养量按照年末存栏量计算；生猪平均出栏日龄为200 d（调研数据），生猪年平均饲养量可按如下公式计算：
AP=TS×200/365
式中，AP为生猪年平均饲养量，头；TS为年度生猪出栏量，头。
根据《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》，青岛属华东地区，猪GHG排放因子见表2。
1.3 GHG排放量估算方法
本文采用《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》中的方法对该地区猪GHG排放量进行估算，公式为：
Eenteric= EFenteric×AP×10-3
式中：Eenteric为某种GHG的排放量，t/a；EFenteric为某种气体的排放因子，kg/（头·a）；为年度猪平均饲养量。
GHG排放潜力以二氧化碳当量（CO2-eq）计，CH4和N2O在100a时间尺度上的全球增温潜势（Global Warming Potential，GWP）分别为等质量CO2的28倍和265倍[3]。所以GHG排放潜力计算公式为：
ET=（ESCH4 EMCH4）×28 EMN2O×265
式中，ET为猪GHG排放潜力，t；ESCH4为猪肠道CH4排放潜力，t；EMCH4为猪粪便管理CH4排放潜力，t；EMN2O为猪粪便管理N2O排放潜力，t。
2 结果与分析
2.1 猪肠道发酵CH4排放量
动物肠道发酵CH4排放是指动物在正常的代谢过程中，寄生在动物消化道内的微生物发酵消化饲料时产生的CH4排放[1]。青岛地区猪肠道发酵CH4排放量估算结果见表3，2011-2016年均排放量为2 139.68 t，2013年能繁母猪存栏量、生猪出栏量最高，因而肠道发酵甲烷排放量最大，为2 343.26 t，而重庆2010年猪肠道甲烷排放量为15 480 t[4]，为青岛市2013年排放量的6.61倍。2009年江苏省猪肠道甲烷排放量为18 580 t[5]，是青岛市2013年排放量的7.93倍。
非反刍动物肠道发酵CH4排放量小，受动物种类、生长阶段、体重、采食饲料数量及质量、生产水平的影响，其中采食量和饲料质量是最重要的影响因子[6]。青岛地区养猪数量大，因而计算GHG排放量应将其肠道发酵甲烷排放量计入。
2.2 猪粪便管理CH4和N2O排放
动物粪便管理CH4和N2O排放是指从粪便排泄到施入土壤之前，在储存和处理过程中产生的CH4和N2O，排放量取决于粪便中氮、碳含量及储存时间和处理方式等。青岛市猪粪便管理CH4和N2O排放结果见表3，年平均排放量分别为10 869.58 t、374.44 t，2013年猪出栏量最多，因而粪便管理CH4和N2O的产生量最大，分别为11 903.77 t和410.07 t。重庆2010年猪粪便管理CH4和N2O排放量分别为65 120 t和2 480 t[4]，分别为青岛市2013年排放量的5.47和5.95倍；江苏省2009年猪粪便管理CH4和N2O排放量分别为55 750 t、2 000 t[5]，是青岛市2013年排放量的5.11、5.34倍。 2.3 2011-2016年青岛市猪GHG排放潜力
2011-2016年青岛市猪GHG排放潜力见表4。该地区2013年猪GHG排放量最高，为 50.76万t，2011-2013年排放潜力呈上升趋势，增幅3.91%；2013-2016年呈下降趋势，降幅22.91%。粪便管理过程中甲烷的排放是猪GHG的一大来源，占GHG排放潜力的65.66%。
3 讨论
3.1 GHG排放量估算的影响因素
本文对青岛市2011-2016年猪GHG排放量进行了估算，但是具有一定的不确定性，主要来自年平均饲养量数据误差和排放因子的不确定性。猪年均饲养量与GHG排放潜力呈正比，但数据具有不确定性，如生猪按出栏量计算较使用存欄量更为科学，能繁母猪只有年末存栏数据，而淘汰数据计入生猪，也未考虑育种公猪，结果可能存在偏差。排放因子是决定GHG的主要因素之一，本文采用《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》提供的排放系数，但其影响因素较多，如猪的生长阶段、发育水平、环境状况、饲料结构、粪便成分及管理和贮存方式等，因无法精确定位到所有因素，所以估算值在一定程度上存在偏差。综合考虑，偏差在一定程度上可以相互抵消，基本能反映青岛市猪GHG排放情况。
3.2 猪GHG减排措施
畜牧业GHG减排措施研究备受重视，国务院2016年印发的《“十三五”控制温室气体排放工作方案》明确提出要控制畜禽GHG排放，而猪是畜牧业GHG的主要排放源之一，所以推进生猪的标准化规模养殖，推进养殖废弃物综合利用，发展畜牧业循环经济，是青岛市生猪产业的发展趋势。
3.2.1 粪便CH4和N2O减排
青岛地区猪粪便管理过程中产生的CH4和N2O占其GHG排放量的87.07%，因此通过改善猪粪便的储存和利用方式可有效实现GHG减排。改善猪日粮结构、粪便储存和处理方式是GHG减排的主要途径。当猪的日粮组成发生变化，则其营养成分的发酵、代谢途径等都随之变化，进而影响GHG的排放。黎学琴等[7]研究了低蛋白日粮对规模猪场GHG减排的影响，发现与普通饲料相比，采用低蛋白日粮可实现GHG减排量0.82 kg±0.40 kg CO2-eq/kg增重，其主要减排途径是减少了粪便管理过程中N2O的排放。另外，可以在日粮中加入营养添加剂，在保持和提高生长性能的前提下，减少单位畜产品的CH4排放量。所以在保持猪生产性能稳定的情况下，通过优化日粮组成、使用营养添加剂、提高饲料利用率等，可降低其GHG排放。
粪便的C/N比、温度、水分等对GHG产生均有影响，可通过调节粪便存储温度、采用固体粪便处理方式、使用覆盖物、减少粪便堆放方式时间等实现GHG减排。规模化养猪场可建设沼气工程，利用沼气新技术、新工艺，在有效利用养殖废弃物的基础上，实现GHG的减排。近年来青岛市大力推广标准化规模养殖，对养殖废弃物基础设施建设、规模化沼气工程、有机肥加工等出台政策进行补贴，使青岛市畜禽废弃物处理和资源化走在全国前列。
3.2.2 发展畜牧业循环经济，实现低碳养殖
大都市畜牧业GHG减排压力大，发展畜牧业循环经济是减轻环境污染、实现低碳养殖和资源再利用的重要举措。畜牧业循环经济是指将生态学原理、低碳经济理论和循环经济理论在一定程度上融入畜牧业的生产发展过程中，通过资源的互相转换，将其组合在一个密闭的物质能量圈内，实现资源的循环利用[8]。低碳养殖是更加注重降低碳排放的高产、优质、高效、生态、安全的养殖，即在追求优质、高产、安全的基础上，增强低碳排放的意识，在养殖过程中尽可能降低能耗、减少GHG和碳的排放[9]。低碳养殖依靠科技支撑，本质是节能减排，能够实现畜牧业经济效益、生态效益和社会效益的协调发展和共赢；但其发展离不开畜禽废弃物的低碳化处理，畜牧业循环经济倡导用资源化方式利用养殖废弃物，充分发挥其再生价值，最大限度地减少污染物的排放，实现资源的循环利用。
从环境保护和发展大都市畜牧业角度出发，需要开展符合青岛市生猪产业特点的GHG减排技术研究，推动和加快猪GHG的减排和治理步伐，从而推进生猪产业的可持续发展。□□
参考文献：（9篇，略）
关键词：猪；甲烷；氧化亚氮；温室气体；青岛
中图分类号：S811.5 文献标志码：A 文章编号：1001-0769（2017）09-0046-04
温室气体（Greenhouse Gas，GHG）指大气中由自然或人为产生的能够吸收和释放地球表面、大气和云射出的热红外辐射谱段特定波长辐射的微量气体成分[1]，主要包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）、六氟化硫（SF6）6种气体，其中前3种最为主要[2]。这些气体的排放导致温室效应，使全球气温上升。畜牧业3种GHG主要来自于动物胃肠道发酵CH4排放，动物粪便管理CH4和N2O排放。我国畜禽饲养量大，GHG减排形势严峻。2016年4月，中国签署气候变化问题《巴黎协定》；同年10月，国务院印发《“十三五”控制温室气体排放工作方案》，明确提出：到2020年，单位国内生产总值CO2排放比2015年下降18%，碳排放得到有效控制。畜牧业作为农业GHG的主要来源，如何评价畜禽的排放潜力，成为需首要解决的问题。
生猪产业作为青岛地区畜牧业的支柱产业之一，其GHG排放潜力对畜牧业GHG减排具有重要意义，本文依据IPCC和《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》方法对青岛市猪GHG排放量进行估算和潜力分析，以期对评估畜牧业GHG排放潜力提供参考，为青岛市发展大都市畜牧业，探索健康可持续发展的养猪模式提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 研究区域
青岛市位于胶东半岛，东、南毗邻黄海，属温带湿润季风气候，年平均气温12.7 ℃，有利于常规畜禽养殖业的发展；总面积11 282 km2，现辖六区四市，2016年常住人口920.4万。青岛市生猪产业发达，平度、莱西两市生猪出栏量占全市50%以上。
1.2 数据来源
2011-2016年，青岛市生猪出栏量（表1）依据市场行情波动，2013年生猪出栏量最大，为382.57万头，2016年出栏数量最少，为294.86万头。本文能繁母猪年平均饲养量按照年末存栏量计算；生猪平均出栏日龄为200 d（调研数据），生猪年平均饲养量可按如下公式计算：
AP=TS×200/365
式中，AP为生猪年平均饲养量，头；TS为年度生猪出栏量，头。
根据《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》，青岛属华东地区，猪GHG排放因子见表2。
1.3 GHG排放量估算方法
本文采用《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》中的方法对该地区猪GHG排放量进行估算，公式为：
Eenteric= EFenteric×AP×10-3
式中：Eenteric为某种GHG的排放量，t/a；EFenteric为某种气体的排放因子，kg/（头·a）；为年度猪平均饲养量。
GHG排放潜力以二氧化碳当量（CO2-eq）计，CH4和N2O在100a时间尺度上的全球增温潜势（Global Warming Potential，GWP）分别为等质量CO2的28倍和265倍[3]。所以GHG排放潜力计算公式为：
ET=（ESCH4 EMCH4）×28 EMN2O×265
式中，ET为猪GHG排放潜力，t；ESCH4为猪肠道CH4排放潜力，t；EMCH4为猪粪便管理CH4排放潜力，t；EMN2O为猪粪便管理N2O排放潜力，t。
2 结果与分析
2.1 猪肠道发酵CH4排放量
动物肠道发酵CH4排放是指动物在正常的代谢过程中，寄生在动物消化道内的微生物发酵消化饲料时产生的CH4排放[1]。青岛地区猪肠道发酵CH4排放量估算结果见表3，2011-2016年均排放量为2 139.68 t，2013年能繁母猪存栏量、生猪出栏量最高，因而肠道发酵甲烷排放量最大，为2 343.26 t，而重庆2010年猪肠道甲烷排放量为15 480 t[4]，为青岛市2013年排放量的6.61倍。2009年江苏省猪肠道甲烷排放量为18 580 t[5]，是青岛市2013年排放量的7.93倍。
非反刍动物肠道发酵CH4排放量小，受动物种类、生长阶段、体重、采食饲料数量及质量、生产水平的影响，其中采食量和饲料质量是最重要的影响因子[6]。青岛地区养猪数量大，因而计算GHG排放量应将其肠道发酵甲烷排放量计入。
2.2 猪粪便管理CH4和N2O排放
动物粪便管理CH4和N2O排放是指从粪便排泄到施入土壤之前，在储存和处理过程中产生的CH4和N2O，排放量取决于粪便中氮、碳含量及储存时间和处理方式等。青岛市猪粪便管理CH4和N2O排放结果见表3，年平均排放量分别为10 869.58 t、374.44 t，2013年猪出栏量最多，因而粪便管理CH4和N2O的产生量最大，分别为11 903.77 t和410.07 t。重庆2010年猪粪便管理CH4和N2O排放量分别为65 120 t和2 480 t[4]，分别为青岛市2013年排放量的5.47和5.95倍；江苏省2009年猪粪便管理CH4和N2O排放量分别为55 750 t、2 000 t[5]，是青岛市2013年排放量的5.11、5.34倍。 2.3 2011-2016年青岛市猪GHG排放潜力
2011-2016年青岛市猪GHG排放潜力见表4。该地区2013年猪GHG排放量最高，为 50.76万t，2011-2013年排放潜力呈上升趋势，增幅3.91%；2013-2016年呈下降趋势，降幅22.91%。粪便管理过程中甲烷的排放是猪GHG的一大来源，占GHG排放潜力的65.66%。
3 讨论
3.1 GHG排放量估算的影响因素
本文对青岛市2011-2016年猪GHG排放量进行了估算，但是具有一定的不确定性，主要来自年平均饲养量数据误差和排放因子的不确定性。猪年均饲养量与GHG排放潜力呈正比，但数据具有不确定性，如生猪按出栏量计算较使用存欄量更为科学，能繁母猪只有年末存栏数据，而淘汰数据计入生猪，也未考虑育种公猪，结果可能存在偏差。排放因子是决定GHG的主要因素之一，本文采用《低碳发展及省级温室气体清单编制培训教材》提供的排放系数，但其影响因素较多，如猪的生长阶段、发育水平、环境状况、饲料结构、粪便成分及管理和贮存方式等，因无法精确定位到所有因素，所以估算值在一定程度上存在偏差。综合考虑，偏差在一定程度上可以相互抵消，基本能反映青岛市猪GHG排放情况。
3.2 猪GHG减排措施
畜牧业GHG减排措施研究备受重视，国务院2016年印发的《“十三五”控制温室气体排放工作方案》明确提出要控制畜禽GHG排放，而猪是畜牧业GHG的主要排放源之一，所以推进生猪的标准化规模养殖，推进养殖废弃物综合利用，发展畜牧业循环经济，是青岛市生猪产业的发展趋势。
3.2.1 粪便CH4和N2O减排
青岛地区猪粪便管理过程中产生的CH4和N2O占其GHG排放量的87.07%，因此通过改善猪粪便的储存和利用方式可有效实现GHG减排。改善猪日粮结构、粪便储存和处理方式是GHG减排的主要途径。当猪的日粮组成发生变化，则其营养成分的发酵、代谢途径等都随之变化，进而影响GHG的排放。黎学琴等[7]研究了低蛋白日粮对规模猪场GHG减排的影响，发现与普通饲料相比，采用低蛋白日粮可实现GHG减排量0.82 kg±0.40 kg CO2-eq/kg增重，其主要减排途径是减少了粪便管理过程中N2O的排放。另外，可以在日粮中加入营养添加剂，在保持和提高生长性能的前提下，减少单位畜产品的CH4排放量。所以在保持猪生产性能稳定的情况下，通过优化日粮组成、使用营养添加剂、提高饲料利用率等，可降低其GHG排放。
粪便的C/N比、温度、水分等对GHG产生均有影响，可通过调节粪便存储温度、采用固体粪便处理方式、使用覆盖物、减少粪便堆放方式时间等实现GHG减排。规模化养猪场可建设沼气工程，利用沼气新技术、新工艺，在有效利用养殖废弃物的基础上，实现GHG的减排。近年来青岛市大力推广标准化规模养殖，对养殖废弃物基础设施建设、规模化沼气工程、有机肥加工等出台政策进行补贴，使青岛市畜禽废弃物处理和资源化走在全国前列。
3.2.2 发展畜牧业循环经济，实现低碳养殖
大都市畜牧业GHG减排压力大，发展畜牧业循环经济是减轻环境污染、实现低碳养殖和资源再利用的重要举措。畜牧业循环经济是指将生态学原理、低碳经济理论和循环经济理论在一定程度上融入畜牧业的生产发展过程中，通过资源的互相转换，将其组合在一个密闭的物质能量圈内，实现资源的循环利用[8]。低碳养殖是更加注重降低碳排放的高产、优质、高效、生态、安全的养殖，即在追求优质、高产、安全的基础上，增强低碳排放的意识，在养殖过程中尽可能降低能耗、减少GHG和碳的排放[9]。低碳养殖依靠科技支撑，本质是节能减排，能够实现畜牧业经济效益、生态效益和社会效益的协调发展和共赢；但其发展离不开畜禽废弃物的低碳化处理，畜牧业循环经济倡导用资源化方式利用养殖废弃物，充分发挥其再生价值，最大限度地减少污染物的排放，实现资源的循环利用。
从环境保护和发展大都市畜牧业角度出发，需要开展符合青岛市生猪产业特点的GHG减排技术研究，推动和加快猪GHG的减排和治理步伐，从而推进生猪产业的可持续发展。□□
参考文献：（9篇，略）